这款受壁虎启发的机器人可以帮助我们解决太空垃圾难题

众所周知，在数十年的太空旅行中，我们并不总是清理自己的垃圾。太空垃圾——如报废卫星、空火箭燃料容器以及过去碰撞产生的碎片，如 2009 年俄罗斯卫星坠毁事件——正在地球轨道上逐渐堆积。这些来自外星的垃圾给目前的宇航员带来了真正的问题，因为新的任务需要仔细计算来跟踪和避开障碍物。国际空间站每年都会进行几次调整，以避免与此类太空垃圾发生灾难性的碰撞。

但没人知道如何把垃圾拉上来并处理掉。有些垃圾如果有把手的话可以被钩住，但大部分垃圾都是由光滑的表面组成的，没有入口。出于这个原因，斯坦福大学的马克·卡特科斯基周三在 Facebook 直播中表示，“这是一个尚未解决的问题。”但在本周发表在《科学机器人》杂志上的一篇论文中，卡特科斯基和他的同事展示了一种新型抓手，专门用于捕捉最大、最危险的垃圾。

与其他使用气动泵或胶带等粘合剂的夹持器不同，该夹持器使用的材料是仿照壁虎脚制作的瓷砖。它有像头发一样的微型楔形物，直径为 15 微米（比头发小 10 倍），当按压方向时会弯曲，通过范德华力粘附。将材料放在瓷砖上并成对使用，通过拉动共用的绳子激活材料，并在垂直抬起时释放。通过这种方式，粘合剂的质量可以轻松打开和关闭（使其可重复使用），并且对太阳能电池板和宇宙飞船窗户等表面很温和。

然后将成对的瓷砖通过滑轮系统连接在一起，以均匀分布张力。这使得夹持器更加可靠，因为基于表面的抓握容易受到表面缺陷的影响（例如较小碎片造成的孔洞或阳光损坏导致的油漆剥落）。如果变化导致一个垫片的张力损失，其余的垫片将能够安全地补偿。负载共享系统还允许这些夹持器缩放以用于许多不同的用途 - 从攀爬机器人上的脚状垫片到航天飞机对接稳定器。

除了可重复使用和可扩展之外，夹持器的独特之处在于无需额外动作即可连接和释放。夹持器由触摸传感器激活，并在接触物体时自动夹住物体。宇航员可以通过释放按钮放开物体，夹持器可以干净利落地分离而不会干扰物体。这种干净的分离在零重力条件下极为重要，因为物体的惯性可能会导致它们失控翻滚。研究人员设计了用于平面和弯曲圆柱体的夹持器（如下图所示），以获得更牢固的抓握，并减少释放时的不确定性。

由于没有大气阻力，这些夹爪还可以用于卫星和宇宙飞船等巨型物体。与地球上需要抓握力才能举起物体不同，在太空中你只需要抓住并操纵它们。这就是为什么在美国宇航局的微重力模拟“Robodome”（被描述为“一个巨大的空气曲棍球桌”）中，一个夹爪能够连接并拖曳一个 850 磅重的机器人。

“抓手实际上可以在太空和地球上提供相同的抓取能力（以牛顿为单位），”斯坦福大学的研究作者 Hao Jiang 在一封电子邮件中告诉 PopSci。“不同之处在于用途。在地球上，我们试图举起物体，但在太空中，我们轻轻地加速和减速物体……我们的一个抓手可以举起一个木箱（在地球上），但在漂浮环境中，它可以抓住并操纵一辆汽车。”

一旦能够以可控的方式处理和移动太空垃圾，它们就可以被推入大气层安全地燃烧掉，也可以被拉上宇宙飞船拆解并回收。研究人员希望这些机器人能在未来四到五年内在太空收集非行星垃圾。在那之前，请尽情观看机器人的行动：